[科普中国]-微分电化学质谱

微分电化学质谱（Differential Electrochemical Mass Spectrometry, DEMS）是将电化学和质谱技术相结合而发展起来的一种现代电化学现场测试手段；它可现场检测电化学反应中的挥发性气体产物及动力学参数，中间体及其结构的性质等；当电极反应产物为共析出时，DEMS技术可同时确定每种产物的法拉第电流随电极电位或时间的变化1。

基本概况微分电化学质谱是将电化学和质谱技术相结合而发展起来的一种现代电化学现场测试手段，主要用于检测挥发性中间产物和最终产物，利用获得的定性定量信息研究电化学反应机理，DEMS是研究电化学反应机理不可或缺的重要工具之一。DEMS系统将电化学反应装置与质谱仪连用，由电化学反应产生的挥发性产物从疏水透气的膜接口进入质谱仪的真空系统管路中，通过质谱仪获得不同质荷比离子的电流随时间的变化，在电化学反应机理研究中，循环伏安法（CV）是一种较为常用的电化学手段，从获得的CV图形中可以获得丰富的电化学信息，因此循环伏安法被频繁地用于DEMS研究中。利用DEMS进行电化学研究时，由质谱仪检测CV扫面过程中所生成的挥发性产物的离子电流信号随时间的变化，再通过时间轴向电势轴的变换即获得离子电流随电势变化的图形（MSCV），CV与MSCV的结合能为电催化反应机理研究提供更全面更深入的信息。

锂-离子电池中的电化学反应是锂离子在正负极材料中的嵌入/脱嵌反应，锂-空气电池中的电化学反应则是锂和氧气的转换反应，这两种储能体系中的电化学反应完全不同，但存在诸多共性，如气体生成现象。锂-离子电池在SEI膜形成，电解液分解过程中会产生各种气体，如H2，CO，CO2，乙烯等。锂-空气电池在工作时消耗和释放氧气，当存在副反应时，也会产生H2和CO2等。微分电化学质谱作为一种电化学现场研究技术，能定性和定量分析电池运行过程中产生/消耗的气体。对于研究电池的反应机理、SEI 膜形成、不可逆容量、循环寿命、过电势、电解液和电极稳定性,和电池系统安全性具有重要意义。

主要应用1.锂空气电池，金属空气电池

2.锂离子电池

3.电催化（燃料电池甲醇甲酸氧化，氧还原，CO2还原，光催化水制氢等）

微分电化学质谱仪概述Hiden现在发布了世界上首款商业化的质谱仪DEMS，结合了电化学半电池实验和四极质谱仪的差分电化学质谱（DEMS），可以进行实时原位分析电化学反应中的挥发性反应物、中间体、反应产物。当电极反应产物为共析出时，该质谱DEMS可同时确定每种产物的含量随电极电位或时间的变化。DEMS质谱仪是带有一个电化学半电池、气体过滤膜系统、快速隔离阀系统、真空系统的四极质谱仪。

特点1.商业化电化学质谱仪

2.实时原位分析

3.定性和定量分析

参数1.质量数范围：50，200 ，300 amu

2.分辨率：

3.灵敏度：0.1 ppm 或者5 ppb（三重过滤四极杆）

4.用户可涂覆的铂碳电极，额外的4个电极接口，可更换的纳米膜

5.软离子化技术

本词条内容贡献者为:

李斌 - 副教授 - 西南大学